科学探究学习中思维导图的自动评价方法.pdfVIP

第29卷第5期 开放学习研究Vol.29，No.5

2024年10月JournalofOpenLearningOct.2024

【开放学习实践】

科学探究学习中思维导图的自动评价方法

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陈娟娟郭阳张子柯

（1.浙江大学教育学院，浙江杭州310058；2.浙江大学传媒与国际文化学院，

浙江杭州310058）

  【摘 要】科学探究学习提倡学生在实践中通过观察、推理构建知识，深入理解科学现象的规律与本质。将思维导

图应用于科学探究学习中可以将学生的思维可视化，既是有效的学习脚手架，又是重要的系统性思维评价工具。但目前

研究中对思维导图的评价仍高度依赖人工，存在着主观性强、评分效率低等问题。为提高思维导图的评价效率与准确

率，本研究探讨了现有的科学探究学习中思维导图的自动评价方法与其局限性。现有的思维导图自动评价方法分为三

类：拓扑评分法、专家参考图比较法和综合分析法。其中拓扑评分法无法识别思维导图中命题的准确性；专家参考图比

较法为保证其准确性会要求学生尽量使用与专家相同的词汇表达命题，限制了学生的思考；综合分析法在两者之上进行

了改进但也不能完全取代人工评价。思维导图自动评价算法的后续研究首先应建立统一的评价指标体系，综合不同算法

的优势构建在指标体系下各个评价维度都更为优秀的评价模型。其次，需要进一步细化评价结果，提高评价的精度和全

面性，为学生在科学探究的过程中提供精细化的反思性反馈。最后，未来的研究可聚焦采用最先进的人工智能算法搭建

模型，这将有助于思维导图自动评价算法的进一步发展和应用。

  【关键词】

思维导图；自动评价；科学探究学习；科学教育

  【中图分类号】G434    【文献标识码】A    【文章编号】2096‑1510（2024）05‑0014‑09

培养高素质人才的有效途径。

一、引言

科学探究学习中，学生常常构建思维导图，进

为加速实现我国社会主义现代化强国建设，提行知识的整合和科学推理。思维导图可以揭示学生

升学生的科学素质成为当今科学教育改革的主要目对概念理解的深度及其表征问题、识别因果关系的

标。2021年国务院印发的《全民科学素质行动规划能力（Hu,Li,Zhou,Li,2021;Zhong,Fu,Xia,Yang

纲要（2021—2035）》中提出要提升基础教育阶段Shang,2015）。思维导图是一种知识组织和表征

科学教育水平，引导变革教学方式，倡导启发式、工具，通过节点代表概念或想法并使用连线表示概

探究式、开放式教学，保护学生好奇心，激发求知念间的关系。两个概念与连接它们的连词共同组成

欲和想象力。2022年版的《义务教育科学课程标命题，而命题是思维导图的基本意义单位（Ruiz-

准》指出，科学探究学习有利于培养学生的学习能PrimoShavelson,1996;Novak,Gowin,Johansen,

力和创新能力，是新时代着力发展学生核心素养、1983）。通过反映概念之间的连接和层次结构，思

本文系2024年度国家自然科学基金面上项目“K12学生科学建模中多层次科学思维的智能评测及干预技术研究”（项目编号：和2023年度中央高校基本科研业务费专项项目“基于复杂科学的高阶思维智能评价”（项目编号：的

研究成果。

[DOI编码]10.19605/ki.kfxxyj.2024.05.